Vindkraft
Hem >> Kraftverkets uppbyggnad >> Maskinhus Sitemap
Meny

Intro

Historia

Var kommer energin ifrån?

Luftens energiinnehåll

Placering

Kraftverkets uppbyggnad

Säkerhet

Ekonomi

Havsbaserad vindkraft

Framtid

Referens
Maskinhus

I maskinhuset finns en rad olika komponenter, vi börjar från vänster, se figur nedan.

Maskinhus. Från vänster: nav, huvudaxel,  yaw-mekanism, växellåda, nödbroms, generator, pitch-aktiveringsmekanism.

Nav
I navet bultas vingarna fast. Om kraftverket har pitchmekanism, sitter också vridmekanismen här.

Huvudaxel
Denna axel förbinder navet med växellådan. På ett 600 kW kraftverk roterar den 19-30 varv/min. Axeln är ihålig där hydraulsystemet till bromsarna löper.

Yaw-mekanism
Yaw-mekanismen vrider aktivt in kraftverket mot vinden så att optimal mängd energi kan tas ut. När vinden är för stark används också denna mekanism för att vrida hela kraftverket ur vinden.

Växellåda
Förbinder låghastighetsaxeln med höghastighetsaxeln. Och gör så att den går ca 50 ggr. snabbare än låghastighetsaxeln. Vanligtvis är växellådan tvåstegad, vilket är en kompromiss mellan verkningsgrad och kostnad (flera växlar ökar verkningsgraden).

Det finns även kraftverk utan växellåda, se figur till höger. Generatorn är då direkt kopplad till rotorn och producerar variabel spänning. Spänningen transformeras därefter vanligtvis till 10-30kV. Denna växellådslösa konstruktion ökar vekrningsgraden och gör kraftverket billigare.

Nödbroms
Det är idag lag på två oberoende bromssystem i vindkraftverken, och de skall fungera även om strömmen försvinner. Normalt används ett hydrauliskt aerodynamiskt bromssystem, där hela eller en del av vingen vrids ur vinden. Om trycket försvinner i systemet, t.ex vid ström avbrott eller slangbrott, utlöses de aerodynamiska bromsarna automatiskt. När strömmen åter kommer tillbaka återställs bromsarna automatiskt m.h.a. hydrauliken, förutsatt att inte något är fel.

Det andra bromssystemet, ett mekansikt sitter på höghastighetsaxeln. Det system används under service, när kraftverket står stilla på stallreglerade kraftverk, eller om det hydrauliska systemet skulle vara ur funktion.

Karftverk utan växellåda. Här är generatorn direkt kopplad till rotorn och producerar variabel spänning. Spänningen transformeras därefter vanligtvis till 10 kV. Denna växellådslösa konstruktion ökar vekrningsgraden och gör kraftverket billigare.
Generator
Generatorn är vanligtvis en induktionsgenerator, som också kallas asynkrongenerator, med en effekt på 500- 1500 kW. Den skiljer sig från vanliga kraftverk, främst i det avseendet att de skall klara fluktuerande vridmoment från rotorn. Asynkronmotorn är bäst i det här avseendet, eftersom den kan klara att släpa med ett par procent, och ändå ge samma spänning. På kraftverk större än 100-150 kW genereras vanligtvis en spänning på 690 V. Denna spänning höjs sedan i en transformator till 10 000-30 000 volt beroende på nät. Medan generatorn arbetar behöver den någon form av kylning, ofta sätter man kylflänsar på generatorn, flänsarna kyls sedan med en stor fläkt. Ett fåtal tillverkare använder vätskekylning, generatorn kan då byggas mer kompakt vilket ger fördelar i elektrisk effekt. Å andra sidan krävs ett stort kylelement.

Då kraftverket är i drift kan man inte bara koppla in generatorn på nätet, man får då onödigt mycket slitage på både generatorn och växellådan. Detta eftersom kraftverket oftast går på tomgång tills det når startvinden, då generatorn kopplas in. Om man då bara skulle koppla in den momentant, skulle det bli samma effekt som om man skulle slå till de mekaniska bromsarna. En annan oönskad effekt är att strömmen i det omgivande ledningsnätet, först går ned när generatorn magnetiseras, och sedan får en topp när generatorn börjar leverera ström.

För att komma undan dessa problem använder man sig av nåt som kallas softstart, mao. man kopplar gradvis in och ur generatorn till nätet. Det är samma teknik som används i hemmet i en modern ljusdimmer.

Ett annat problem som kan uppstå är om den sektion som kraftverket är anslutet till skulle bli isolerat från det övriga ledningsnätet, t.ex. vid ett åsknedslag. Om vindkraftverket fortsätter att leverera ström till ledningsnätet, kommer det med all sannolikhet att komma ur fas med det övriga nätet. När så nätet kopplas in igen kommer det att uppstå stora vågor av ström i ledningsnätet och i kraftverket. Detta skulle orsaka stora krafter på drivkedjan i kraftverket. En elektrisk kontrollkrets kontrollerar emellertid kontinuerligt strömfluktuationerna i ledningsnätet. Om fluktuationerna går utanför vissa gränser, kopplas generatorn ur på en bråkdel av en sekund, och stannar sedan av.

Pitch-aktiveringsmekanism
Denna mekanism optimerar attackvinkeln, beskrivs mer ingående under pitchreglerade vindkraftverk.

Kontrollenhet
Allteftersom storleken på kraftverken ökar, blir det allt viktigare med hög tillgänglighet. Som tidigare nämnts kontrollerar enheten effektuttaget på kraftverket, men den gör betydligt mer än så. Det är idag möjligt att på ett modernt kraftverk övervaka mellan 100 och 500 olika punkter runt och på vindkraftverket, till exempel hastigheten på rotorn, generatorn, och dess ström. Vidare lufttemperatur eller temperaturen i maskinhuset, oljan i växellådan, lindningarna i generatorn, hydraultrycket, vinkeln på varje vinge. Vindriktningen, vindhastigheten från vindanemometern o.s.v.

I händelse av fel (t.ex. överhettning i växellådan eller generatorn) stoppas kraftverket automatiskt och operatören anropas. Både ägaren och operatören har ständig förbindelse med kontrollenheten via telefonledningen eller radiolänk. Man kan vanligtvis kontakta kontrollenheten och ladda hem statistik, samt kontrollera dess status. I vindparker har ofta ett av vindkraftverken en pc, som samlar ihop data från de övriga kraftverken. Denna kan man fjärrstyra via telenätet.

Vindanemometer och vindflygel
Används till att mäta vindhastighet och riktning. Vanligtvis slås vindkraftverket på när vindhastigheten når 3-5 m/s, och slås automatiskt av om hastigheten överskrider 25 m/s. Vindflygeln ger signaler till kontrollenheten, denna använder sedan den Yaw-mekanismen för att styra in kraftverket i rätt riktning.
Nästa >>
Fundament
Torn
Rotor
Maskinhus
Webmaster: Ingemar Olofsson, Senast uppdaterad: 12-12-01 Hem